Geektec的专栏

单光子成像技术涉及半导体工艺、光电器件以及集成电路设计等多个方面，基于单光子雪崩二极管的成像技术具 有高动态二维灰度成像、高精度三维成像和荧光寿命成像 能力，在安 防监控、自动驾驶和生物 医疗等领域具有广阔的应 用前景 。伴随着半导体工艺技术的飞速发展，单光子成像技术有望成为应用广泛的下一代视觉感知技术 。 本文对基 于 单光子雪崩二极管的成像技术进行了系统的介绍，包括单光子雪崩二极管器件、单光子成像涉及的关键电路以及二维灰 度和时间分辨单光子图像传感器的最新研究进展。

杭州爱莱达科技有限公司是由中科院和美国麻省理工学院的国际一流激光雷达与空间激光通信科研团队创办的高科技研发型企业，核心团队包括国家重点人才计划专家1名，中科院博士4名，美国麻省理工学院博士2名，研发团队具有十几年的激光雷达与空间激光通信技术研发经验，拥有国际一流的科研成果，是国内第一家系统性研究和开发FMCW激光雷达的企业。摩尔芯光拥有领先的光子集成技术，公司致力于研发生产基于硅光技术的激光雷达（LiDAR）芯片及系统，为自动驾驶、机器人、智慧交通及物流、工业自动化、测绘等领域提供芯片化的3D感知方案。

用于激光雷达的 APD，SPAD 和 SiPM 分析1. 术语及定义1.1 激光雷达，Light Detection And Range, LiDAR发射激光光束，并接收回波以获取目标三维和/或速度信息的系统；1.2 机械旋转激光雷达，Mechanical Rotary LiDAR通过电机带动激光收发阵列进行整体同步旋转，从而实现对空间垂直视场角方向、360°视场范围的扫描的激光雷达；测距能力在垂直视场角方向、360° 视场范围内保持一致；1.3 半固态激光雷达，Hyb.

因此，既要准确检测0.1米的障碍物，又要在100米处的时候也要看得很清楚，这是1千倍的差距，而对反射信号的光功率来说，这意味着100万倍的动态范围，其中的难度可想而知。由于大面阵SPAD芯片的研发难度较高，因此，现阶段，在探测端采用SPAD技术的激光雷达厂商只好“退一步”，先在量产产品上采用了过渡形态的SiPM——SPAD输出的是数字信号，而由一组SPAD及电阻电容元件串并联而成的SiPM输出的则是模拟电路，这就没有将SPAD的优势充分发挥出来。识光：所有的电子产品，基本都经历了从模拟到数字的升级过程。

1．Flash 激光雷达的原理和进展本篇行业深度主要研究 Flash 激光雷达。一方面，虽然目前获得车厂前装定点比较多 的激光雷达方案以半固态中的 MEMS 和转镜/棱镜方案为主，但是由于 Flash 激光雷达是 真正意义上的纯固态激光雷达，未来技术成熟之后在规模化、成本、可靠性上都相较于目 前最主流的半固态激光雷达有明显优势，是激光雷达远期最主流的技术形态，所以除了既 有的 Ibeo、、Ouster、大陆集团等 Flash 技术阵营的公司，目前半固态激光雷达阵营的厂 商速腾、禾赛、华为等明星激光雷达厂商都

由于FMCW激光雷达面临激光器成本高、窄线宽线性、光波导器件表面公差难控制等一系列问题，我们认为3-5年之内难以成为实际落地方案，因此在供应链的探讨中，我们只讨论TOF激光雷达，不对FMCW的激光器、调制器等部件展开论述。 发射端：国产激光芯片从VCSEL开始突破，快慢轴准直有较高壁垒 在激光雷达中，发射端是价值量最高、壁垒最高的环节之一。在发射端中，随着国内产业链崛起以及产业的整体技术路线调整，905nm VCSEL激光芯片等产品有望在市场实 现突破。此外，1550nm光源也具备独特优势，与主流的905n

不仅可以实现灵活扫描模式，还能将峰值功率降到一维扫描的十分之一。禾赛的主要客户是：理想（L6/7/8/9，Mega），路特斯（Eletre，Emeya），高合（Hiphi Z/Y），长安，飞凡，长城，零跑（C10，C11智驾版），赛力斯，比亚迪，哪吒（S高阶智驾版），小米（SU7），一汽红旗，极石（01）等。当然，相比于1D寻址，2D寻址对VCSEL芯片提出了更高要求，包括芯片工艺、外延设计等环节都需要做出较大的调整，对VCSEL厂商的综合能力是很大的考验，而且驱动芯片的逻辑控制复杂度也大大增加。

综合看下来，相对于M1P，MX在性能保持相同，甚至ROI能力更强的情况下，成本大幅降低，确实不易。不过和其他产品开发类似，降本的同时，必然会有额外的挑战。速腾提到已经有数个主机厂定点了该产品，相信已经得到了不少客户的初步认可。在当下如此内卷的汽车行业，MX如果能够做到标称的性能，以及千元级别的价格，在市场上确实是极具竞争力。最终产品能否经得住市场的考验，2025年，我们拭目以待。图片来源：速腾聚创。

多节可寻址VCSEL（Addressable VCSEL）通过可控的多光束扫描技术，对外发射VCSEL激光器的点阵多光束光源；该VCSEL阵列采用共阴极设计，阳极有四个区域，驱动信号可以分别控制阳极四个区域中的一个，实现分区点亮。2020年苹果公司发布的新款iPad Pro和iPhone 12 Pro系列手机都搭载了基于ToF技术的激光雷达，其中集成的可寻址VCSEL阵列由Lumentum提供。Interleaved 交替间隔发光，2D的区域发光和多区域交替发光的Vcsel。2D实现两个角度的扫描。